《Frontiers in Aging》：Acute changes in ankle dorsiflexor strength and fNIRS-Derived cortical activation following a single session of neuromuscular electrical stimulation in healthy older adults
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背景：神经肌肉电刺激（NMES）被广泛用于改善神经肌肉功能，但大多数针对健康老年人的研究集中在长期结局如肌力、肌肉质量或结构上。单次NMES干预能否在健康老年人中引起可测量的即时性踝关节相关神经肌肉表现和任务诱发皮质活动的变化尚不清楚。方法：27名健康老年人参
背景：神经肌肉电刺激（NMES）被广泛用于改善神经肌肉功能，但大多数针对健康老年人的研究集中在长期结局如肌力、肌肉质量或结构上。单次NMES干预能否在健康老年人中引起可测量的即时性踝关节相关神经肌肉表现和任务诱发皮质活动的变化尚不清楚。方法：27名健康老年人参与了这项受试者内前后测设计研究。对右侧胫骨前肌施加一次20分钟的NMES（40 Hz，最大可耐受强度，2秒开启/10秒关闭），强度个体化至最大可耐受收缩（平均值±标准差：28.5±6.2 mA；范围：18–42 mA）。NMES前后，在测力计上评估最大踝背屈表现，并用MyotonPro量化被动肌肉生物力学特性。在背屈任务期间记录全脑fNIRS。使用GLM进行HbO信号分析，包括通道和感兴趣区（ROI）水平推论、效应量和错误发现率（FDR）校正。结果：NMES在刺激后立即增加了踝背屈力量，而被动肌肉力学特性未显示可测量的短期变化。在干预前和干预后阶段均观察到任务相关皮质激活。尽管探索性分析提示一些局部前后差异，但无皮质效应在多重比较校正后保留。观察到探索性大脑-行为相关性，但在校正后均不显著。结论：单次NMES在健康老年人中立即改善了踝背屈力量，而被动肌肉力学特性在同一时期未发生变化。在两个阶段均观察到皮质激活，但未观察到在多重比较校正后保留的前后差异。力量结果支持NMES的急性神经肌肉效应，而皮质结果仍不确定。
随着全球人口老龄化加速，年龄相关的肌肉功能衰退成为关键生理变化，主要表现为肌力下降和耐力受损，影响老年人日常生活活动并增加跌倒与骨折风险。神经肌肉电刺激（NMES）作为一种康复训练手段，通过外周神经或肌肉的电流刺激诱发肌肉收缩并增强感觉运动输入，已在膝关节稳定性和脑卒中康复中被推荐应用。然而，多数针对健康老年人的NMES研究关注长期结局（如肌力、肌肉质量或结构），关于单次NMES是否能立即引起健康老年人踝关节相关神经肌肉表现和任务诱发皮质活动的可测量变化尚不清楚。为此，研究人员开展了一项受试者内前后测设计研究，旨在整合外周和皮质对单次NMES的即时反应，假设单次NMES会诱导任务诱发皮质活动的可测量短期调节，并伴随外周神经肌肉指标的较小但可检测变化。该研究发表在《Frontiers in Aging》上。
研究纳入27名健康老年人（平均年龄66.2±4.0岁，13男14女），来自附近社区招募。对右侧胫骨前肌实施一次20分钟NMES（40 Hz，400 μs脉宽，最大可耐受强度，平均值±标准差28.5±6.2 mA，范围18–42 mA，2秒开/10秒关）。主要关键技术方法包括：使用Biodex System 4测力计进行等速肌力测试，测量最大踝背屈等长收缩的相对峰值扭矩、平均峰值扭矩和最大峰值扭矩；用MyotonPro测定右侧胫骨前肌、内侧腓肠肌和外侧腓肠肌的振荡频率、动态刚度和对数衰减量以量化被动肌肉生物力学特性；采用106通道fNIRS（BS-7000，采样率20 Hz，光源-探测器间距3 cm）记录全脑任务诱发HbO信号，基于概率配准将通道分配到9个双侧皮质感兴趣区（ROI），包括背外侧前额叶皮层（DLPFC）、额极区（FPA）、前额叶眼区（FEF）、颞叶皮层（TC）、前运动及辅助运动区（PreM&SMC）、初级运动皮层（PMC）、布罗卡区（Broca）、初级躯体感觉皮层（SSC）和枕叶皮层（OC）；数据分析使用一般线性模型（GLM）估计任务诱发血氧反应，多重比较校正采用错误发现率（FDR），控制心率、平均动脉压和呼吸率作为协变量。
研究结果如下：
3.1 生理参数：NMES干预后，收缩压（p=0.015，d=0.499）和舒张压（p=0.037，d=0.422）显著下降；呼吸率、心率及心率变异性无显著变化（均p>0.05）。所有参与者完成全流程。
3.2 肌力和生物力学指标：单次NMES后，踝背屈等长力量在所有三个测量指标上显著增加：相对峰值扭矩（p=0.045，d=0.383）、平均峰值扭矩（p<0.001，d=0.861）和最大峰值扭矩（p=0.014，d=0.476）。而右侧胫骨前肌的被动力学特性（振荡频率、动态刚度、对数衰减量）以及内侧和外侧腓肠肌的力学特性均无显著前后变化（均p>0.05），表明急性NMES效应特异于主动力量输出而非被动组织特性。
3.3 皮质激活状态：
- 3.3.1 干预前任务诱发皮质激活：在踝背屈任务中，ROI水平经FDR校正（q<0.05）显示显著激活的区域为左右侧PreM&SMC、双侧FPA和右侧DLPFC。通道水平结果与ROI水平基本一致。
- 3.3.2 干预后任务诱发皮质激活：NMES后，任务诱发激活区域更广泛，ROI水平经FDR校正（q<0.05）显示显著激活的区域为左侧DLPFC、左侧FPA、右侧TC、右侧OC和左侧FEF。通道水平部分支持ROI结果。
- 3.3.3 皮质激活的前后差异：混合效应模型评估前后变化，无任何ROI或通道效应在FDR校正后保留（q<0.05）。探索性分析（未校正p<0.05）显示，右侧PreM&SMC（Ch_47）有局部激活增加（p=0.0105，d=0.534）；ROI水平左侧DLPFC（p=0.0247，d=0.465）和右侧TC（p=0.0334，d=0.439）有上升趋势；此外，右侧TC、左侧OC、左侧FEF、右侧布罗卡区和右侧DLPFC有局部通道激活增加，而右侧FPA和右侧OC有激活下降。
3.4 大脑-行为相关性：未FDR校正的探索性分析显示，在控制基线生理参数后，右侧DLPFC的皮质激活变化与最大峰值扭矩变化呈正相关（ρ=0.475，p=0.019，q=0.263），右侧SSC（ρ=-0.415，p=0.044）、右侧布罗卡区（ρ=-0.415，p=0.044）和右侧OC（ρ=-0.391，p=0.059）呈负相关（所有q>0.05），表明探索性关联但无统计学可靠证据。
讨论部分总结了主要发现：单次NMES后踝背屈力量立即改善，被动肌肉力学无变化，提示NMES可急性促进主动力量产生而不改变组织弹性。皮质层面，任务诱导认知-运动和感觉运动区域激活，但前后差异未通过FDR校正，表明皮质变化有限且应谨慎解读。NMES可能通过非生理运动单位募集和同步放电机制（如绕过Henneman大小原则）瞬时增加力量输出。探索性大脑-行为关联提示个体可能通过不同神经策略实现力量增益。研究局限性包括：无假对照、样本量较小、缺乏短分离通道去除浅表血流信号、仅有两个任务模块、未正式分析性别差异。结论翻译如下：在健康老年人中，单次对胫骨前肌实施NMES可在刺激后立即增加踝背屈力量，而被动肌肉力学特性未显示可测量的短期变化。任务期间皮质激活在干预前后均被观察到，这很可能反映了重复最大踝背屈任务本身的负荷。尽管探索性分析显示一些局部前后差异，但它们在多重比较校正后未保留。因此，现有结果支持NMES对神经肌肉表现的急性效应，而皮质结果应谨慎解释，仍有待在假对照和纵向研究中阐明。
